LNG駁船SPB貨罐穹頂被動防火保護

周修龍　付儷靜

摘? ?要：LNG為液化后的天然氣，在全球范圍內被廣泛使用，但是由于管道、設備、閥門等極容易導致LNG發生泄露，嚴重時會產生火災和爆炸的危險。因此很多學者研究液化天然氣發生火災的兩種防護措施。防護措施分為主動保護和被動保護，本文主要以真實項目EXMAR-FSRU闡述其中的一種被動防火保護方法在液化天然氣模塊領域的應用。簡單介紹SPB貨罐穹頂處兩種被動防火系統的設計（防火涂層和防火夾克），方便后續類似項目的采用。

關鍵詞：被動防火保護? 液化天然氣? 海洋平臺? 穹頂

中圖分類號：U663? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0116-02

隨著高清潔性和高安全性的液化天然氣（LNG）廣泛應用，以及運營商對成本和工期的追求，液化天然氣模塊化鋼結構工廠的設計在全球備受青睞。但是在液化天然氣使用量增加的同時也增加了LNG鋼結構工廠爆炸和火災潛在危險[1]。海洋平臺不同于陸上鋼結構工廠，其特殊性導致海洋平臺具有一定的危險性，如果出現意外會對平臺上的工作人員造成嚴重的傷害，因此應加強海上平臺被動防火系統的研究力度，針對海上平臺的實際情況，設計出適宜的防火系統，從而確保海上平臺的安全[2]。

被動防火措施的主要價值體現在火災早期，應對措施主要集中于關閉單元、隔離燃料和火焰、啟動固定滅火設備和設置冷卻水流的時候。在這個關鍵時期，如果非防火的管道以及設備支撐由于火災損害失去強度，它們可能坍塌造成更大的財產損失、密封失效、聯結斷裂和碳氫化合物泄漏。此外，如果控制線路或者功能線路被損害，則可能導致無法啟動緊急隔離閥門、減壓導管或無法開啟噴水系統[3]。

1? 海上平臺液化天然氣模塊被動防火保護系統設計

1.1 背景

海洋平臺模塊火災根據燃燒物性質被定義為碳氫類火災，這類火災相較于纖維類火災升溫迅速，并伴有劇烈的氣流。而碳氫類火又可根據有無爆炸沖擊力分為池火和噴射火。

在海工領域，被動防火規范欠缺。目前海工規范只有DNV稍有涉及，其余均參考陸地模塊規范設計。因此大多數業主會請專業的第三方機構進行爆炸火災分析，最終形成火災爆炸危險分析報告（FERA），提供給船廠進行被動防火保護系統設計。

1.2 目的

海洋平臺模塊被動防火保護的目的是阻止或延緩火災造成的嚴重后果的產生，主要體現在：

（1）阻止火災從一個區域蔓延到相鄰的區域;

（2）保護模塊主要結構在規定時間內的完整性;

（3）保護人員逃生至安全區域

1.3 保護范圍及對象

模塊結構被動防火主要是保護主要平臺結構或者設備承重結構，根本目的就是增強平臺結構的整體耐火性。在火災發生時，避免結構迅速升溫產生的變形或損壞。在對防護范圍進行界定之前需要對目標平臺實施爆炸模擬分析，從而準確劃分熱輻射等級在250kW/m2以上的位置，根據該位置的實際情況，確定需要保護的鋼鐵結構。

1.4 設計基本要求

在明確防火等級的前提下，如果海上平臺發生火災，被動防火系統在火災發生后的規定時間內需要滿足以下3個方面的要求。

（1）穩定性：火災或爆炸時，被動防火系統必須具備承受和抵擋爆炸作用的能力，為控制火勢和撤離創造寶貴的時間;

（2）完整性：需要對爆炸產生的作用力進行抵擋，規定時間內要求被保護的結構能保持完整性;

（3）隔熱性：火災發生時被動防火系統設施背火面的溫度應在規范的要求的限度內。

2? LNG駁船SPB貨罐穹頂被動防火系統設計

市場上絕大多數海工模塊項目均采用膨脹型環氧涂層進行被動防火保護。但是也有個別區域采用涂層系統不切實際。

本文以Exmar-FSRU項目的SPB罐為例介紹穹頂處兩種被動防火設計系統。根據業主提供的FERA報告顯示，貨罐穹頂處的被動防火等級為J60，所有穿過穹頂的管件需保護至第一法蘭脖子處，包括膨脹節、法蘭、隔離閥等，這就為使用涂層系統提供難度。

2.1 膨脹型環氧涂層被動防火設計

膨脹型防火涂料遇熱后經過化學反應形成膨脹的隔熱層，規定時間內阻止火焰蔓延到鋼結構表面。

從貨罐穹頂處出來的管子會隨著貨罐一起位移，但是到生產處理模塊的管子會固定在結構上，因此在這中間會增加膨脹節（例子中膨脹節垂直位移為100mm，橫向位移為55mm，水平位移為45mm）。根據FERA報告顯示，此膨脹節也需要進行被動防火保護，但是膨脹節無法直接涂覆涂層。需要在膨脹節外面做一個保護罩，然后將保護罩外層涂覆被動防火涂料。這種設計需要將工裝安裝在穹頂表面，增加現場施工工作量，直接增大成本。

2.2 防火夾克被動防火設計

防火夾克也稱防火罩，是一種新型的廣泛運用于石油化工行業管道、設備、閥門等的防火保護措施。它的特點是易于安裝和拆卸，方便清洗管道和設備，方便維修保養，可根據防火部位量身定制。

Exmar-FSRU項目中穿出穹頂一直到第一個法蘭處的管子全部使用防火夾克代替膨脹型涂料。圖1為本項目穹頂處使用防火夾克照片。

3? 結語

在海上平臺中，火災是極易發生的危險事故，如果事故控制的效果不佳甚至會出現災難性的破壞。不僅會造成大量的人員傷亡，還有可能造成原油的大面積泄露。因此，海上平臺被動防火系統是極其重要的。需要在實際生產過程中，運用先進的技術手段，選取適宜的防火設施，將火災對海上平臺的危害控制在最低限度。從技術層面分析，上述兩種被動防火保護都可行，但是通過對比可以得出在人工、成本方面防火夾克方案較涂層系統優越。

參考文獻

[1] 程國棟.膨脹型防火涂料在液化天然氣模塊化工廠的應用[J].涂料工業，2013.

[2] 高曉蕾.海上平臺被動防火系統的設計分析[J].化工管理，2015.

[3] API RP 2218-2010， Fireproofing Practices in Petroleum and Petrochemical Processing Plants.